Додаткові елементи 

Що таке фланцеве з'єднання. Що таке фланці: види фланців та область використання

Фланець– деталь трубопроводу, призначена для монтажу окремих його частин, а також приєднання обладнання до трубопроводу.

Області застосування

Фланець застосовується при монтажі трубопроводів та обладнання практично у всіх галузях.

Різноманітність матеріалів, з яких виготовляються фланці сьогодні, дозволяє використовувати цю продукцію як сполучні деталі трубопроводу практично за будь-яких умов зовнішнього середовища (температури, вологості тощо) і відповідно до середовища, що проходить трубопроводом (у тому числі і агресивного) .

Відмінні риси та характеристики фланців

Існують певні характеристики фланців:

1. Конструктивні.

Основою цієї групи показників є конструкція фланца. На території Російської Федераціїта країн СНД найбільшого поширення набули три фланцеві стандарти:

ГОСТ 12820-80 - фланець сталевий плоский приварний.

ГОСТ 12821-80 - фланець сталевий приварний встик.

ГОСТ 12822-80 - сталевий фланець вільний на приварному кільці.

Фланці за трьома найбільш поширеними стандартами, згадані вище, призначені для з'єднання трубопровідної арматурита обладнання.

З огляду на конструктивних особливостей умови монтажу цих фланців різняться.

Фланець сталевий плоский приварний.При монтажі фланець «одягається» на трубу та приварюється двома зварними швами по колу труби.

Фланець сталевий приварний встик.Монтаж такого фланця в порівнянні з плоским приварним фланцем передбачає лише один з'єднувальний зварний шов (при цьому необхідно з'єднати встик торець труби та «комір» фланця), що спрощує роботу та скорочує тимчасові витрати.

Стальний вільний фланець на приварному кільці складається з двох частин – фланця та кільця. При цьому, звичайно, фланець і кільце повинні бути одного умовного діаметра та тиску. Такі фланці відрізняються порівняно з вищезгаданими зручністю монтажу, тому що до труби приварюється тільки кільце, а сам фланець залишається вільним, що забезпечує легку стиковку отворів болтових вільного фланця з болтовими отворами фланця арматури або обладнання без повороту труби. Вони часто використовуються при монтажі трубопровідної арматури та обладнання у важкодоступному місці або при частому ремонті (перевірці) фланцевих з'єднань (наприклад, у хімічній промисловості).

Крім того, позитивним є те, що при підборі вільних фланців під трубу з нержавіючої сталі з метою економії допускається використання кільця з нержавіючої сталі, а фланця - з вуглецевої.

Крім цих трьох стандартів слід особливо виділити фланці, що виготовляються за кресленнями замовника (нестандартні фланці). На відміну від перших трьох вищезгаданих фланців дана конструкція не є постійною і може змінюватись в залежності від очікувань та вимог клієнта. Такі фланці є індивідуальними та служать для задоволення будь-яких потреб замовника.

Фланці, виготовлені за закордонними стандартами, відрізняються від російських конструктивно. Серед імпортних найбільшого поширення в Росії отримали фланці, виконані за німецькими стандартами 01М (стандарт прийнятий по всій Європі) і американським АМ51.

До фланцямза іншими російськими стандартами відносяться такі як: фланці сталеві різьбові, фланці судин та апаратів, фланці ізолюючі для підводних трубопроводів. Вони відрізняються від вищезгаданих за конструкцією та областями застосування.

Також до конструктивних особливостей відносяться (на прикладі трьох найпоширеніших ГОСТів):

Умовний прохід. Позначається як Ду та вимірюється в мм.

Умовний тиск. Позначається як Ру та вимірюється в кгс/см2.

Виконання з 1 до 9. Визначає вид поверхні під прокладку.

Матеріал (представлений російськими марками стали).

2. Технологічні.

Ці характеристики пов'язані з особливостями виробництва (з яких заготовок та за якими технологіями виконується фланець).

Круглі та квадратні фланці. В даний час випускається не велика кількістьзасувок, клапанів і т. п. трубопровідної арматури, що має як приєднувальний вузл фланець квадратний. Тому відповідно до ГОСТ 12815-80 до тиску умовного Ру 4 МПа (40 кгс/см2) передбачені по конструкції фланці як круглі, так і квадратні. При замовленні квадратних фланців необхідно пам'ятати, що існує пряма залежність діаметра фланця від умовного тиску: чим вищий тиск, тим менший діаметр фланець можна зробити.

Умовний прохід. Особливості його позначення

Варто відразу ж відзначити, що умовний прохід не є зовнішнім діаметром труби, а позначає прохід (перетин), яким протікає середовище через фланцеве з'єднання. Однією з особливостей сталевих фланців плоских приварних і сталевих вільних на приварному кільці на діаметри умовного проходу Ду 100,125 і 150 мм є те, що можливі три їх конструкції під різні зовнішні діаметри труби.

Тому при замовленні цих фланців на Ду 100,125 або 150 мм необхідно вказувати букву, що відповідає необхідному діаметру труби. Якщо в заявці (специфікації) на дані типорозміри фланців буква не вказана, то фланці виготовляються під діаметри труби: 100А, 125А, 150Б (табл. 1).

Табл. 1

Наступною особливістю фланців з діаметром умовного проходу Ду > 200 мм є те, що через різні класи точності виготовлення труб і фланців, розточування внутрішнього діаметра фланців плоского, вільного та його кільця допускається за фактичним зовнішнім діаметром труби із зазором на бік не більше 2, 5 мм, тобто по всьому внутрішньому діаметруфланця та кільця не більше 5,0 мм. Іншими словами, при виготовленні труби можливе відхилення від ідеальної форми кола, таким чином, труба може не відповідати внутрішньому діаметру фланця, що ускладнює з'єднання труби і фланця.

У ТОВ «Орбіта-М» з урахуванням накопиченого досвіду та обробки великого статистичного матеріалу розроблено креслення таких фланців, де внесено зміни до їхньої конструкції на Ду > 200 мм за внутрішнім діаметром с1в.

Ряди

Якщо при замовленні не обумовлено особливості конструктивного виконання приєднувальних розмірів (ряд 1 або 2), то виготовлення фланця за замовчуванням здійснюється відповідно до ряду 2, Конструктивною відмінністю фланців ряду 1 від фланців ряду 2 є різна кількість отворів у ньому під кріпильні болти (шпильки) та їх діаметри.

Наприклад, фланець на Ду 300 мм і Ру 63 кгс/см2 ряду 1 має діаметр отвору кріплення 36 мм, а ряду 2 – 39 мм. Аналогічно, фланець на Ду 80 мм і Ру 10 кгс/см2 ряду 1 має діаметр отвору кріплення 18 мм із загальною їх кількістю 8 шт., а ряду 2 відповідно - 18 мм і 4 шт. Тому цю особливість необхідно враховувати при замовленні фланців як відповідні під запірну арматуру.

Тиск

Ще однією важливою конструктивною особливістю всіх виробів, що становлять фланцеве з'єднання, є умовний тиск, який може витримати з'єднання. Показники тиску залежать від геометричних розмірів фланця і виконання ущільнювальної поверхні. Фланець сталевий плоский приварний (ГОСТ 12820-80) і фланець сталевий вільний на приварному кільці (ГОСТ 12822-80) витримують тиск до 25 кгс/см2, а ось фланець сталевий приварний встик (ГОСТ 12821-80) може витримувати тиск до 20 см2.

При цьому особливістю даного показника є те, що він може виражатися у різних одиницях виміру: кгс/см2, Па, МПа, атм, бар. Одиницею вимірювання під час виробництва та позначення фланців є кгс/см2. Щоб уникнути непорозумінь при замовленні продукції, завжди вказуйте одиницю вимірювання тиску.

Виконання фланця

Відповідно до вимог ДЕРЖСТАНДАРТ є дев'ять виконань поверхні фланця, а для вільного фланця різні виконання можливі тільки у приварного кільця. Тому при підборі фланців у відповідь трубопровідної арматури, крім умовних проходу і тиску, необхідно вказувати виконання ущільнювальної поверхні.

Виконання 1.Використовується за умовного тиску не вище 63 кгс/см2. Для трубопроводів, що транспортують речовини А та Б технологічних об'єктів І категорії вибухонебезпечне™ не допускається застосування фланцевих з'єднань з виконанням 1 ущільнювальної поверхні, за винятком випадків застосування спірально навитих прокладок з обмежувальним кільцем.

При умовних тисках Ру понад 2,5 МПа (25 кгс/см2) для забезпечення більшої герметичності системи частіше використовуються виконання ущільнювальної поверхні фланця 2,3,4,5,6 і 7. Фланці різних виконань між собою з'єднуються таким чином:

Виконання 1 (з сполучним виступом) з виконанням V,

Виконання 2 (з виступом) з виконанням 3 (з западиною);

Виконання 4 (з шипом) з виконанням 5 (з пазом);

Виконання 6 (під лінзове прокладання) з виконанням 6;

Виконання 7 (під прокладання овального перерізу) з виконанням 7;

Виконання 8 (з шипом) з виконанням 9 (з пазом) з обов'язковим використанням фторопластової прокладки.

Марки матеріалу

Останньою відмінною конструктивною характеристикою фланця є матеріал, що використовується. Фланці можуть виготовлятися з вуглецевих та легованих сталей, а також з нержавіючих сталей. В даний час для виготовлення фланців використовують велику кількість марок сталі, найбільшого поширення з яких набули ст.20, ст.09Г2С, ст.15Х5М ІСТ.12Х18Н10Т.

Марки сталі підбираються з урахуванням використання фланців на цю робочу температуру, умовний тиск і середовище, що транспортується, в трубопроводі. Вимоги на марку сталі фланця залежно від робочого тиску та температури середовища наведені у ГОСТ 12816-80 (табл. 1).

Здалеку великі і довгі магістральні трубопроводи (газу, води, нафти, пари) здаються суцільними і безперервними лініями. Але варто підійти ближче, і стають помітні стики труб. Саме там є відповідь на запитання, що таке фланці. Вони бувають різні: круглі та квадратні, сталеві плоскі приварні або сталеві комірцеві фланці. Але все дуже важливе для забезпечення безпеки трубопроводів.

Що таке фланці?

Вони зазвичай використовуються попарно. Спрощено кажучи, це кругла або квадратна деталь кріплення, в яку вставляється труба або інші елементи трубопроводу. В інший фланець вставляється наступна труба, після чого два кріпильні елементи стягуються болтами. Для цього по зовнішньому периметру деталі передбачено велику кількість отворів. Інші види виробу надягають на кінець труби. Місце з'єднання труби та фланця заварюється. Таким чином, це сполучний елемент трубопроводів, резервуарів, судин, валів, приладів та ін. Для нього також потрібно підібрати правильне фланцеве кріплення (болти, гайки, шайби, шпильки), вид і міцність якого безпосередньо залежать все від тих же тиску, температури і типу середовища, що транспортується.

Навіщо вони потрібні?

– щоб герметично з'єднати між собою труби, у т.ч. різного діаметра;

– щоб закріпити на трубопроводі різні пристрої чи арматуру;

– щоб безпечно підвести трубу до входу в резервуари, посудини під тиском або інші апарати.

З чого вони зроблені?

Фланці виготовляють із сталі. Залежно від робочого тиску, температури і виду переміщуваного середовища (пар, газ, нафта, вода) їх виробляють або з особливої ​​легованої або з звичайних марок вуглецевої і нержавіючої сталі.

Основні види:

- Найбільш поширені звичайні плоскі приварні фланці;

- Більш міцні та зручні сталеві комірні фланці;

– для монтажу у важкодоступних місцях найчастіше використовують вільний фланець на приварному кільці;

– нестандартні фланці, що виконуються за індивідуальними кресленнями під конкретне замовлення.

Розглянемо найпопулярніші варіанти виробів.

Сталеві плоскі приварні фланці

Основні параметри:

- Робоча температура від -70 до 450 С;

- Робочий тиск від 0,1 МПа до 2,5 МПа;

Бувають у різних виконаннях, наприклад, з виступом, з западиною, з пазом, із шипом тощо. У процесі монтажу фланець надягають на кінець труби та двічі приварюють по контуру стику.

Сталеві комірні фланці

Основні параметри:

- Робоча температура від -253 до 600 С;

- Робочий тиск від 0,1 МПа до 20 МПа;

- Діаметр труб від 10 мм до 1600 мм.

Такий фланце має виступ у вигляді усіченого конуса, в який вставляється труба. Тут потрібно зробити лише один зварний шов, що за великого обсягу робіт значно заощаджує час. При використанні такого типу виробу згодом вдасться легко провести модернізацію окремої частини трубопроводу або повний демонтаж системи. Для цього не потрібно розрізати трубу, потрібно лише зняти комірцевий фланець, який можна назвати багаторазовим сполучним елементом. Завдяки наявності коміра і тому, що по висоті його конус має різну товщину стінок, виріб здатний витримати більший тиск, ніж звичайний приварний плоский фланець.

Тепер ви знаєте, що таке фланці, навіщо вони потрібні та зможете відрізнити сталеві комірцеві фланці від плоских приварних. Ці знання знадобляться навіть у повсякденному житті, адже такі сполучні елементи є і на невеликих трубопроводах, які несуть до вашого будинку природний газ або воду.

Фланець – це метизна деталь. Його призначення - з'єднувати труби, сальники або подібні порожнисті металеві конструкції циліндричної форми. Щоб міцно і надійно з'єднати два предмети, необхідно додатково використовувати м'які прокладки. Для їхнього виготовлення використовують м'які матеріали. І на запитання: "Фланець – що це за деталь?" - можна відповісти, що це метиз (скорочення від "металевий виріб"), який створює хорошу герметизацію у місцях з'єднань циліндричних елементів.

Пристрій

Стандартні фланці по зовнішньому виглядунагадують металеве кільце, у якому розташовані спеціальні отвори для шпильок чи болтів. На деяких видах цих елементів можуть бути виступи, западини, шипи, пази.

Виготовлення фланців

Для виготовлення застосовуються різні марки сталі: 13ХФА, 20/09Г2С, 12Х18Н10Т, 15Х5 М та інші. Крім того, вони можуть бути сталевими та нержавіючими. Технологія використається різна. Виробники використовують кування, штампування, лиття. Для кожного методу застосовується спеціальне обладнання, форми. Випускаючи свою продукцію, виробники ретельно перевіряють її на якість. Застосовуючи у своїй роботі спеціальні тести, співробітники ВТК перевіряють їх на міцність, надійність. Також перевіряються на вологостійкість фланці. Що це таке? Так як вони відносяться до кріпильних елементів і беруть участь у з'єднанні металевих деталей, які можуть контактувати з водою, важливо, щоб вони не схильні до корозії. Саме тому використовуються водостійкі металеві метали. Часто виробники покривають поверхню фланців додатковим шаром захисним.

Види фланців

Отже, фланець – насамперед метиз. Залежно від застосування ці деталі можуть бути плоскими, комірними, вільними. Конструктивне виконання не дуже відрізняється. На комірцевих фланцях є невеликий виступ, що нагадує конус. Часто його і називають коміром. Такий тип фланців застосовують тоді, коли потрібно приварити деталі встик. Цей виступ допомагає щільно з'єднати між собою сполучні частини біля трубопроводів. Також вони необхідні тоді, коли трубопроводи підводяться до ємностей чи іншого технічного обладнання. Головною перевагою таких фланців є те, що їх можна використати кілька разів. Виготовлені дані металовиробу з міцних матеріалів, і це дозволяє їх застосовувати в роботі, де температура коливається від -253 до +600 градусів за Цельсієм.

Плоский фланець – що це? Це метиз, який нагадує плоский диск із отворами. Його використовують, коли потрібно з'єднати частини арматури, вали, судини, трубопроводи, прилади тощо. За допомогою цього елемента можна щільно закріпити частини трубопроводів.

Вільний фланець – що це? Цей вид не сильно відрізняється від перерахованих вище. Він складається з двох частин: зі звичайного фланця та кільця. Важливо, щоб вони були зроблені з одного матеріалу і мали однаковий діаметр та тиск. Їх застосовують там, де роботи найважчі, де складно виконати монтаж. За рахунок двох частин з'єднання буде щільним та міцним. Спочатку приєднується звичайний фланець (він приварюється), а інше кільце потім під час роботи можна спокійно повертати.

Інша класифікація

Для деяких створено особливі види елементів. Спеціальний фланець – що це? Це ті ж метизи, але для того, щоб зробити деякі роботи зручними, конструкція їх трохи видозмінена. Вони також можуть бути приварними, вільними, литими, різьбовими. Тільки на них вирізані пази або приварені виступи. Для виготовлення спочатку розробляються спеціальні креслення і відливаються форми. Такі металовироби роблять на замовлення підприємств.

Із попередньої статті стало зрозуміло, що фланець- це відмінний спосіб з'єднання труб, засувок, клапанів та інших предметів для створення системи трубопроводів. Даний метод з'єднання обладнання дає простий доступ до очищення, огляду або модифікації трубопровідної системи.

Усе фланцірозрізняють за типами: пласкі, комірні, вільні на приварному кільці. Дані типи регламентуються за ГОСТами відповідно до ГОСТ 12820-80, ГОСТ 12821-80 і ГОСТ 12822-80 (див. Корисна інформація---> ГОСТи).

Також фланціможуть виготовляти за 2 стандартами:

DIN – німецький інститут стандартизації;

ANSI/ASME – американський стандарт.

Також фланціможна розділити за типами виконання.

Виконанням фланцівє геометричні параметри сполучної поверхні. Фланцеві виконаннябувають різних геометрій. За всіма ГОСТами перше виконання є найпоширенішим. Першого фланцевеВиконання вважається базовим, так як з нього можна зробити і виготовити будь-яке інше виконання.

Усього існує 9 різних виконань для плоских та комірних. фланців. Фланцеві виконаннярегламентуються ГОСТом 12815-80:

  • Виконання 1. зі сполучним виступом.
  • Виконання 2. з виступом.
  • Виконання 3. з западиною.
  • Виконання 4. із шипом.
  • Виконання 5. із пазом.
  • Виконання 6. під лінзову прокладку.
  • Виконання 7. під прокладання овального перерізу.
  • Виконання 8. з шипом під фторопластову прокладку.
  • Виконання 9. з пазом під фторопластову прокладку.

Вибір того чи іншого виконання фланцяобумовлений, насамперед, технологічними особливостями застосування виконання фланця. Це залежить і від геометрії ущільнювальної поверхні елемента, що приєднується, робочого тиску, умовного діаметра, матеріалу виготовлення фланцевих з'єднаньі т.д.
Майже для кожного ГОСТу на фланцііснує свій ГОСТ на виконання ущільнювальних поверхонь. Наприклад, для ГОСТ 28759.4-90 ( фланцісудин та апаратів під прокладку восьмикутного перерізу) виконань ущільнювальних поверхонь розмірів фланцівіснує лише два:

1 - під прокладку восьмикутного перерізу монометалеві;

2 - під прокладку восьмикутного перерізу наплавлені корозійностійкою сталлю.

Основним завданням виконань фланцівє забезпечення герметичності фланцевого з'єднання, причому для цього можуть застосовуватись різного видупрокладочні кола. Прокладки можуть бути металеві (прокладки лінзові, овального перерізу, восьмикутного перерізу), а можуть бути виготовлені з неметалічних матеріалів (пароніт, фторопласт). Застосування ущільнювальних прокладок для фланцівз різними типами виконання, позитивно впливає забезпечення герметичності фланціві фланцевих з'єднань. Як правило, неметалічні прокладки застосовуються до 6,18 МПа робочого тиску, а металеві прокладки – понад 6,18 МПа робочого тиску фланцевих з'єднань. Застосування прокладних матеріалів та різних виконань фланців, а також кріпильних елементів (гайки, шпильки, болти), забезпечують надійне герметичне фланцеве з'єднання.